专利名称：一种故障电弧的辨识检测方法及其检测保护装置的制作方法
技术领域：
本发明属于故障检测技术领域，具体涉及一种故障电弧的辨识检测方法及其检测保护装置。
背景技术：
故障电弧是一种具有低电流的短路故障形式，由于电弧故障发生时的电流相对较小，无法起动过流保护装置，因此故障电弧是引起电气火灾的重要原因之一，同时故障电弧产生的压力、辐射、弧根效应不仅对电气设备容易造成损害，甚至还会造成人身伤亡事故和重大的经济、财产损失。故障电弧的检测具有以下难点(1)由于绝缘磨损、接地故障等引起的故障电弧很难预测其发生位置，给检测带来了极大不便；( 电网中存在许多与故障电弧的电流电压波形相似的波形，给检测故障电弧带来了困难；C3)正常电弧极易与故障电弧相混淆，造成故障电弧的误判断。由于故障电弧是两个电极之间跨越某种绝缘介质的持续放电现象，具有随机性和模糊性，属于不确定性系统。为了提高故障电弧检测的可靠性，对故障电弧进行建模及检测方法的研究是非常必要的。目前国内外故障电弧检测的方法大致可分为三类(1)通过电弧发生时的物理现象直观地检测故障电弧，检测点必须靠近电弧发生的位置；然而由于绝缘磨损、接地故障等引起的故障电弧很难预测其具体发生位置，给检测带来了极大不便和制约。(2)直接根据电弧发生时的电流、电压波形变化检测故障电弧；然而电网中存在许多与故障电弧的电流电压波形相似的波形，如单相全波整流电路在交流侧所产生的电压波形、调光灯起动时的电压波形等，这就给通过电流电压的波形畸变检测故障电弧带来了困难。(3)建立电弧数学模型，通过相应的参数检测故障电弧；由于电弧数学模型的检测参数多，且受使用条件限制，因此目前采用机理建模或数据驱动建模进行故障电弧检测进展缓慢，都仅停留在仿真阶段。
发明内容
本发明提供了一种故障电弧的辨识检测方法及其检测保护装置，能够准确判断确定线路中是否存在故障电弧及其发生的时刻，提高了故障电弧检测的可靠性。一种故障电弧的辨识检测方法，包括如下步骤(1)对线路中的电流和电压进行采样，获得电流采样信号和电压采样信号；(2)根据所述的电流采样信号和电压采样信号，辨识得到故障电弧的模型参数；(3)对所述的电流采样信号进行高频滤波，获得电流采样高频信号，通过检测所述的电流采样高频信号的能量突变识别线路中是否存在电弧；若存在，进而根据故障电弧的模型参数以及某一时刻的电流采样信号和电压采样信号识别该时刻线路中是否存在故障电弧。所述的步骤⑵中，辨识得到故障电弧的模型参数的过程如下1)根据气体分子运动理论以及能量平衡原理，建立故障电弧模型如下
权利要求
1.一种故障电弧的辨识检测方法，包括如下步骤(1)对线路中的电流和电压进行采样，获得电流采样信号和电压采样信号；(2)根据所述的电流采样信号和电压采样信号，辨识得到故障电弧的模型参数；(3)对所述的电流采样信号进行高频滤波，获得电流采样高频信号，通过检测所述的电流采样高频信号的能量突变识别线路中是否存在电弧；若存在，进而根据故障电弧的模型参数以及某一时刻的电流采样信号和电压采样信号识别该时刻线路中是否存在故障电弧。
2.根据权利要求1所述的故障电弧的辨识检测方法，其特征在于所述的步骤(2)中， 辨识得到故障电弧的模型参数的过程如下1)根据气体分子运动理论以及能量平衡原理，建立故障电弧模型如下
3.根据权利要求1所述的故障电弧的辨识检测方法，其特征在于所述的步骤(3)中， 识别某一时刻线路中是否存在故障电弧的过程如下1)根据电流采样信号、电压采样信号和故障电弧的模型参数的分布区间，建立若干个评价指标；2)根据不同故障电弧决策方案对于每个评价指标的属性值，建立故障电弧决策方案集合对于评价指标集合的灰数决策矩阵，进而对灰数决策矩阵进行规范化，得到规范化的灰数决策矩阵；3)根据所述的规范化的灰数决策矩阵，通过Delphi调查法确定每个评价指标的权重向量，进而得到每个评价指标在每个故障电弧决策方案下的评价值；4)根据故障电弧的模型参数以及某一时刻的电流采样信号和电压采样信号，得到该时刻对应的评价指标，进而根据该时刻的评价指标在每个故障电弧决策方案下的评价值，取最大的评价值所对应的故障电弧决策方案，从而识别该时刻线路中是否存在故障电弧。
4.一种故障电弧的检测保护装置，其特征在于包括采样单元、数据处理单元、控制显示单元和通讯单元；所述的采样单元，用于对线路中的电流和电压进行高速同步采样，得到并输出电流采样信号和电压采样信号；所述的数据处理单元，用于接收所述的电流采样信号和电压采样信号，判断线路中是否存在故障电弧，得到并输出线路故障状态信息；所述的数据处理单元具有故障电弧检测模块；所述的控制显示单元，用于接收显示所述的线路故障状态信息，并根据线路故障状态信息对系统执行保护动作；所述的通讯单元，用于接收所述的线路故障状态信息，实现所述的检测保护装置与上位管理机的数据通讯。
5.根据权利要求4所述的故障电弧的检测保护装置，其特征在于所述的数据处理单元为嵌入式MCU。
6.根据权利要求4所述的故障电弧的检测保护装置，其特征在于所述的通讯单元是基于CAN总线实现数据通讯的。
7.根据权利要求4所述的故障电弧的检测保护装置，其特征在于所述的数据处理单元连接有输入设备。
全文摘要
本发明公开了一种故障电弧的辨识检测方法，包括(1)获取电流电压采样信号；(2)辨识得到故障电弧的模型参数；(3)根据采样信号和模型参数识别故障电弧。本发明通过对电流信号和故障电弧模型参数的双重判断，避免了由于开关设备起动而造成的电流检测法的误判，提高了故障电弧检测的准确性和可靠性，为后续的电弧故障分析提供了很好的依据；同时本发明还公开了一种故障电弧的检测保护装置，包括采样单元、数据处理单元、控制显示单元和通讯单元；很大程度上提高了开关设备的分断准确性，提高了开关设备的寿命和工作可靠性，降低了故障电弧对电力系统造成的危害。
文档编号G01R31/02GK102288857SQ20111012880
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者王隆英, 郑慧, 项新建 申请人:浙江科技学院, 浙江科润电力设备有限公司